In figura 1.1 sunt prezentate subansamblurile ce intra in componenta unui stabilizator in comutatie.
Tensiunea alternativa a retelei este redresata, de obicei, printr-o punte redresoare. De remarcat ca intre reteaua de curent alternativ si stabilizator nu este prevazut nici un transformator de separare. Tensiunea redresata este filtrata corespunzator pana se asigura nivelul pulsatiilor admis de celelalte parti componente pentru functionarea corecta a acestora. Tensiunea continua alimenteaza elementul de comutatie (de exemplu: tranzistor de putere), care la randul sau este comandat de un semnal rectangular de frecventa mare, care de obicei este de 20 kHz. Tensiunea de forma dreptunghiulara se aplica unui transformator de putere, in secundarul caruia se obtine o tensiune de aceeasi forma ca in circuitul primar cu amplitudine determinata de raportul de transformare. Transformatorul mai indeplineste si rol de element izolator intre circuitele conectate la reteaua de curent alternativ si consumator.
Tensiunea alternativa, de forma rectangulara, este in continuare redresata si filtrata si constituie tensiunea de iesire a stabilizatorului.
Pentru ca tensiunea sa ramana constanta chiar daca tensiunea retelei se modifica sau daca circuitul de sarcina isi modifica valoarea, un esantion din tensiunea de iesire este preluat de circuitul de comanda si control. Acest bloc are rolul de a compara tensiunea de reactie cu o tensiune de prescriere si sa ajusteze pe baza rezultatului compararii durata de conductie a elementului de comutare.
Intrucat elementul de comutare se afla intr-una din cele doua stari distincte, conductie respectiv blocare, tensiunea rezultata va avea un important continut de armonici superioare. Ele pot perturba alte echipamente aflate in apropierea stabilizatorului sau se pot propaga in reteaua de alimentare. Pentru a impiedica patrunderea in retea a tensiunilor perturbatoare la intrarea stabilizatorului este obligatorie folosirea unui filtru (filtru de radiofrecventa).
Stabilizatorul mai poseda circuite de protectie care sa-i asigure functionarea corecta in situatii cand curentul de sarcina depaseste o anumita limita, precum si in cazul aparitiei unor supratensiuni accidentale.
1.3. Analiza comparativa a stabilizatoarelor in comutatie si a stabilizatoarelor liniare
Stabilizatoarele de tensiune in comutatie prezinta o serie de avantaje in comparatie cu stabilizatoarele liniare.
La stabilizatoarele liniare elementul regulator de putere disipa o putere egala cu produsul:
Pd=(Uintr-Uies)Isarcina
Puterea disipata constituie o limitare severa a sferei de aplicabilitate, atat in cazul unor diferente mari intre tensiunea de iesire, cat si la furnizarea unor curenti de sarcina importanti.
Prin utilizarea stabilizatoarelor in regim de comutatie se obtine un randament mult mai mare. Elementul de comutatie aflandu-se doar in cele doua stari bine precizate, in conductie, respectiv blocat, puterea disipata pe el este substantial redusa. Aceasta situatie determina cresterea puterii disponibile pe sarcina. Se obtin, in mod uzual randamente de 75-80%, iar in unele situatii 90%, chiar si in cazul in care tensiunea stabilizata de la iesire este o fractiune din tensiunea de la intrare.
In afara de randamentul ridicat, stabilizatorul prezinta si alte avantaje. Datorita functionarii elementului de comutatie in regim blocat-saturat, el poate asigura diferente de tensiune intrare-iesire mai mari comparativ cu stabilizatoarele liniare. Diminuarea pierderelor de putere elimina radiatoarele supradimensionate, reducand gabaritul surselor de alimentare. Fata de nivelul tensiunii de intrare, stabilizatoarele in regim de comutatie pot furniza la iesire niveluri de tensiune mai mari, mai mici sau de polaritate inversa.
Trebuie remarcat, totusi, ca sub aspectul performantelor electrice, stabilizatoarele in comutatie prezinta cateva dezavantaje.
Curentul livrat de redresorul de alimentare este, in general, pulsatoriu. In aplicatiile la care intre redresor si sursa apare o impedanta parazita de valoare importanta, schimbarile rapide ale curentului absorbit genereaza tensiuni de zgomot mari. Dezavantajul poate fi eliminat prin reducerea valorii impedantei, prin cresterea timpilor de intrare in conductie, respectiv de blocare a elementului de comutatie sau prin introducerea unor filtre adecvate.
Raspunsul la variatii rapide ale curentului de iesire este mai lent. Pentru ca timpul de comutare sa fie cat mai scurt, se recomanda folosirea in structura stabilizatorului a unor inductante cat mai mici.
Cu toate dezavantajele mentionate, stabilizatoarele in comutatie sunt tot mai mult acceptate de industrie datorita dimensiunilor mici la care se pot realiza, pentru aceleasi puteri disipate, in comparatie cu stabilizatoarele liniare, precum si datorita costului care scade o data cu scaderea preturilor componentelor active de comutatie.
- V.Popescu , Stabilizatoare de tensiune in comutatie ; Editura de Vest , Timisoara , 1992.
- D.Petreus , Electronica surselor de Alimentare ; Ed. Mediamira ,
Cluj-Napoca , 2002.
- D.Alexa , O. Hrubaru , Aplicatii ale convertoarelor statice de putere ,
Editura Tehnica , Bucuresti , 1989
- M. Florea, Dispozitive si circuite electronice, Ed. "Gh. Asachi", 1999
- Danila Th. s.a. - Dispozitive si circuite electronice, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982
Materiale didactice virtuale:
1. Oltean, G. - Circuite Electronice Fundamentale, http://www.bel.utcluj.ro/rom/dce/goltean/cef/cef.htm
Pentru a descărca acest document,
trebuie să te autentifici in contul tău.
